摘要：采用理论分析和有限元相结合的方法,给出了深井超深井套管磨损面积与磨损深度预测模型,以及均布外载条件下内壁磨损套管剩余抗外挤强度和抗内压强度的计算公式。将非均布载荷等效成均布载荷,给出了非均布外载条件下内壁磨损套管剩余抗外挤强度计算公式。将建立的理论公式计算结果与现有实验数据进行了对比,二者较为吻合。建议在深井超深井套管柱强度设计与评价时考虑套管磨损和地层弹性参数的影响,同时开展不同类型磨损套管剩余强度实验研究,进一步验证理论计算结果的精度及适用条件。

摘要：为了实现套管柱强度的优化设计，在定义了套管有效工作井段的概念，分析了不同种类套管进行连接的条件之后，将这一设计归结为有段长约束的套管柱强度优化设计问题，并指出其求解的困难所在。在此基础上，结合人工智能树图的广度优先方法，建立了套管柱强度优化设计的树图搜索逻辑运行框图，编制了相应的软件，从而实现了有段长约束的套管柱强度计算机辅助最优化设计。

摘要：深井、超深井、大位移井等复杂油气井钻井过程中套管磨损严重,大大增加了套管失效风险。现场测量数据表明,某些井段的套管上存在多个磨损区域,磨损形状呈现出比经典“单月牙”形更加复杂的复合模式,常规方法难以准确预测套管失效风险。为此,在分析复合磨损模式与单月牙模式区别的基础上,基于室内实验与数值模拟分析,揭示了复合磨损套管在内压与外挤作用下的失效机理,得到套管剩余强度的主控因素及其作用规律,构建了磨损套管剩余强度智能预测模型,形成了磨损套管失效风险预测方法。研究结果表明:①套管磨损形状不仅是单月牙形,还会出现多月牙重叠、交叉和分离的复合磨损形状;②磨损套管的内压失效是一种强度失效,发生在磨损区套管壁中部的等效应力达到材料的屈服强度时,而外挤失效是一种稳定性失效,发生在套管截面形状的椭圆度达到临界值时;③磨损深度、径厚比和屈服强度是套管抗内压强度的主要影响因素,抗外挤强度除上述因素外还包括磨损宽度和分离角,设计如忽略套管磨损的影响,可能引发井筒完整性失效风险。结论认为,该方法在中国西北部某超深井进行了现场应用,预测精度在90%以上,吻合度较高,为油气勘探开发向深层、超深层发展提供了技术和安全保障。

摘要：通过室内台架试验与理论研究，对水平井套管设计与强度校核中套管抗弯强度安全系数的取值与水密封性能及套管扶正器安放间距设计的新方法进行了研究。

摘要：本文对套管三轴应力设计原理进行了讨论，推导了三轴应力强度公式，对套管柱的受力情况进行了全面分析；同时提出了以等安全系数法为基础的改进等安全系数法，该方法在外载考虑上比等安全系数法更全面合理，设计步骤有所改进。以提出的方法为基础，结合现场实际，在微机上开发了相应的商品化软件，在现场获得了广泛使用。

摘要：针对套管服役过程中几何尺寸、力学性能和所承受荷载作用随机性和时变性的特点,结合ISO2394、EN1990、GB50153等国内外结构可靠度设计统一标准,提出了一种基于分项系数方法的套管可靠度设计的实用方法。该方法依据固井水泥环固结前后套管荷载组合形式的差异性和套管强度的折减,将套管整个服役过程分为钻完井阶段和生产阶段,分别建立了上述2个阶段的套管强度设计极限状态方程。考虑荷载和强度的变异系数对套管设计值的影响,采用可靠度理论分别计算套管荷载和强度的分项系数,实现了套管服役期间的可靠度定量表述,可以有效预测套管在整个服役期间的安全可靠性能。计算结果表明:管材强度变异系数对设计结果的影响要远大于荷载变异系数,在设计时应注意选择性质稳定、强度变异系数小的管材。通过与SY/T5724的设计结果相比较,基于分项系数法的分阶段强度可靠度设计方法可以满足工程套管强度的实际需要。

摘要：研究分析认为,2000年修订的《套管柱强度设计方法》(SY/T5322-2000)新标准存在一些值得商榷的问题,主要有:1)三轴应力强度在计算轴向应力时,对第一段套管采用压力面积法,以上各段则采用浮力系数法,两种方法混合使用;"轴向压应力可增大抗挤强度"的设计,是欠安全的;2)三轴抗拉强度计算公式、附录B中管内压力Pi的计算、附录B2中有效拉力的绘图等,都可能有错误;3)用"垂深长度"乘以套管的"线浮重"计算定向井套管的自重拉力,与实际相差太大;4)套管弯曲力的定义不够严格,把弯曲力加到垂直井段是不正确的。

摘要：结合塔里木英买力地区盐膏层蠕变特性,采用有限元方法建立深井盐膏蠕变层椭圆井眼的偏心套管受力分析模型,计算得到椭圆井眼套管最大等效应力与偏心距、偏心角的关系。结果表明:在偏心距一定时,套管最大等效应力随着偏心角增大(0°~90°)而减小;套管最大等效应力随偏心距的变化表现为各向异性,与偏心方向和角度相关;套管在靠近椭圆井眼短半轴方向,应力集中程度减轻,套管最大等效应力随井眼椭圆度增大而减小。为解决上述问题提出了减轻井眼椭圆程度和增强套管强度的措施,为复杂地层和复杂井眼中套管强度设计提供一定的理论依据。

摘要：鉴于套管几何尺寸和力学性能的随机性,采用蒙特卡罗随机模拟方法模拟出套管强度的随机分布规律,分析了套管几何尺寸和力学性能的随机性对套管强度随机性的影响,计算得出了套管强度的分布参数及API值的可靠度。运用可靠性理论建立了套管的可靠性计算模型,分析了套管可靠性的影响因素,得到了载荷随机性对套管可靠性的影响规律以及安全系数与套管可靠度之间的关系。研究结果表明,套管几何尺寸和力学性能的随机性越大,则套管强度的随机性越大,传统套管强度计算公式中未合理考虑该随机性;套管强度和载荷的较大随机性明显地降低套管的可靠性,而传统套管设计方法无法有效评价该随机性对套管安全可靠性的影响。

摘要：针对套管几何参数、力学性能和外载存在随机性的特点,对传统套管安全系数设计与评价方法不足之处进行了分析。根据结构可靠性理论,建立了套管抗外挤强度和抗内压强度的失效风险评价方法。采用Monte-Carlo随机抽样法,模拟出了套管强度的随机分布规律,得出了不同载荷条件下套管失效概率以及安全系数与套管失效概率之间的对应关系。研究表明,基于可靠性理论建立的套管失效风险评价方法,可对套管的安全可靠度进行定量评价。对于不同的套管类型和外载条件,安全系数相等,而失效概率并不相同。计算出的失效概率评价指标,可为传统安全系数的选取和外载条件不确定性情况下套管设计与评价提供依据。